<B>Jeu</B> de pièces permettant de monter des machines électriques pour démoustratious. La présente invention concerne un jeu clé pièces permettant de monter des machines électriques pour démonstrations, caractérisé en,ce -qu'il comporte avec.
au moins un rotor et des stators, des bobines établies kt l'avance dont les extrémités -du fil sont libres et dont les formes et -dimensions sont 46terminées, en relation -avec, celle du rotor -et des stators, de manière<B>à</B> -pouvoir se monter indifféremment sur eux, pour permettre la réalisation rapide <B>(le</B> plusieurs machines életromagnétiques <B>à</B> in enroulements dîf férents.
Le -dessin annexé représente,<B>à</B> taitre d'exemple, une forme ,,I'exéciiiion de l'objet de l'invention: La fig. <B>1</B> est un plan -du so-cle; La fig. 2 est une élévation du stator, on coupe longitudinale; La fig. <B><I>3</I></B> est un profil correspondant<B>à</B> la filg. 2; lia fig. 4 est une élévation d'une pièce polaire; La fig. <B>5</B> est un profil correspondant<B>à</B> la fig. 4;
La fio% <B>6</B> est une élévation -dune pièce po laire auxiliaire; La fig. <B>7</B> est un profil correspondant<B>à</B> la fig. <B>6;</B> La fig. <B>8</B> est une élévation ene-oupe: Ionggi- tu-dinale du noyau -de rotor; La fi-.<B>9</B> est un profil -correspondant<B>à</B> la kD fig. <B>8;</B> La fig. <B>10</B> est une élévation d'un eollec- teur, pour les applications au courant continu;
La fig. <B>Il</B> est un profil en coupe corres pondant<B>à</B> la fig. <B>10;</B> La fig. 12 est un<B>'</B> e élévation d'un collec teur, pour les applications au courant alter natif; La fig <B>13</B> est un profil en coupe corres pondant a la fig. 12; La fi- 14 est une élévation d'un disque polie-balais; La fig. <B>15</B> est une élévation en -coupe Ion- clitudinale d'une génératrice polymorpliiq-tie bipolaire;
La fig. <B>16</B> est une vue perspective d'une armature entage d'6aureuil; La. fig. <B>17</B> est une élévation en coupe par- tielle, d'un stator<B>à</B> quatre pôles iii,diirteiii#.s permanents; La. fig. <B>18</B> est une@ vue perspective de la <B>CI</B> carcasse d'un transformateur statique;
La, fig. <B>19.</B> est une élévation en coupe par- fielled'un inducteur permanent Ù, quatre pôles pour alternateur<B>à.</B> influit fixe.
La. carcasse du stator est constituée par un anneau<B>1,</B> composé de pr##fércnce de. tôlts réunies par des rivets 2 ou -des boulons; il est muni de pattes<B>3</B> qui servent<B>à</B> le fixer sur le bâti<B>5</B> au moyen de boulons traversant les trous 4. Le, bâti<B>à)</B> est percé, de rainures per pendiculaires permett-ant. le réglage de,<B>la</B> po sition<B>du</B> stator et de l'arbre -du rotor.
La ear- casse du stator est percée de quatre trous<B>6,</B> dont les axes sont des diamètres perpendicu laires; cette carcasse est en outre rainée in- t4rieuremenf pour former quatre queues d'hi- ronde <B>7</B> qui servent au montage des pièces po laires<B>8.</B> Celles-ci, constituées également de préférence par des tôles milices réunies par d-, rivets<B>9</B> ou des boulons sont munies chacune de deux encoches<B>10</B> et<B>Il</B> (fig. 4)
et sont taillées en queue d'hironde pour se nionter -dans les rainures<B>7 du</B> stator. Ces pièces polaires sont en outre percées d'un trou 12 <B>alésé,</B> -de manière<B>à</B> pouvoir Ure fixées par vis sur la, carcasse du stator.
Entre les pièe-s polaires<B>8</B> peuvent se placerdes pièces polaires -mxiliaires <B>13</B> dont les faces latérales sont per- p-rdiculaires et forment queue il'hironfle, de telle sorte qu'elles soient fixées par<B>*</B> simple ]o#gPmeni entre les pièces<B>8.</B> Elles sont<B>mu-</B> nies chacune d'une entache de lar-eur éçale <B>a</B> relle des encoches<B>10</B> et<B>11.</B>
Le noyau 14 (fig. <B>8</B> et<B>9)</B> du rotor est un cylindre de préférence en fer feuilleté, percé .-Viin trou<B>15</B> en son centre pour le passage de l'arbre<B>16;</B> celui-ci est, filét6 et le noyau 14 est tenu sur lui<B>à</B> l'aide de deux écrous<B>17,</B> se vissant sur l'arbre<B>16</B> et serrant le noyau entre. eux. Celui-ci est muni -d'un certain nom bre d'encoches, par exemple 12, situées cha cune<B>à</B> un sommet 4'un -dodécagone régulier inscrit dans le cercle de base du cylindre<B>Il</B> et ayant la même largeur que les encoches du btator.
lie collecteur pour courant continu 10 et 11) est <B>composé d'un</B> disque cri cuivre <B>19</B> fixé sur un second #disque en matière iso lante 20 (bois durci on ébonite par exemple).
Le disque<B>19</B> est divisé en six secteurs ég.liux par -des traits de soie; ces secteurs peuvent être, isolés par<B>du</B> mica on toute -autre jna- fière i-,#olaiiie lcgrée dcins les traits de scie;
mais dans le, cas d'une petite machine a f. è. <B>M.</B> peu élevée, il suffira de veiller à ce que ces secteurs lie soient pas réunis nl#- talliquement. Le disque en ouivre <B>19</B> est percCî en son centre, ainsi que le disque 20; mais <B>le</B> trou de ee dernier est taranU pour per mettre. son montage sur l'arbre<B>16</B> alors que celui (lu disque<B>19</B> est -de diamètre supérieur.
Lcs secteurs sont réunis chacun<B>à</B> une. des bornes 22-, -celles-ici servent cri outre<B>à</B> assurer leur fixation sur le disque 20.
Les balais sont "iistitnés de pr#f(,reii(-e par des i)i.stonnei-.s analogues<B>a</B> ceux utilisés-, dans les -douilles de. lampes<B>à,</B> Chalculi de ces pistoilliefs se Monte<B>dans</B> Un des trous<B>26</B> du disque porte-balais<B>9-7,</B> en ser rant un collier<B>9-6</B> (fi,,.<B>15)</B> portant une borne.
Le disque<B>27</B> est en matière isolante et il est monté<B>à</B> force sur un hille en cuivre<B>31</B> qui sert de,coussiiief, à l'arbre<B>16.</B> Ce tube<B>31</B> es,- monté dans l'un des paliers<B>29.</B> Ces derniers sont fixés sur le bâti<B>5</B> (le la, machine<B>à</B> Faide <B>de</B> vis<B>32,</B> par exemple.
Le collecteur pour ;courant, alternatif<B>33</B> (fig. <B>12</B> et 13) est composé de trois bagups métalliques 34,<B>35</B> et<B>36</B> concentriques et fixées sur un disque isolant.<B>37.</B> chacune<B>de</B> ces bagues est réunie à une borne 22. En cou rant monophasée, les deux bagues externes 34 et,<B>35</B> sont seules utilisées, avec deux bornes dianiétralement opposées. En courant triphasé, les trois bagues sont utilisées et les trois bornes forment aver- le centre des angles de 120 '.
Le transformateur statique<B>38</B> (fig. <B>18)</B> LI comporte une assise<B>39</B> sur laquelle est monté un cadre métallique feuilleté, form6de quatre côtés 40 et<U>41,</U> identiques deux<B>à</B> deux, et formés de tôles minces, réunies par des rivets 42; l'ensemble des -côtés est tenu à l'aide clé deux tiges 43, filetées<B>à</B> leurs extrémités, mu nies de boulons de serrage, serrant le cadre<B>à</B> l'aide #de la, plaque<B>60.</B>
Les enroulements sont constitués par des bobines décrites plus loin, montées sur les côtés verticaux ducadre. Ces bobines sont ser rées entre des -plaques isolantes 44; elles sont connectées entre elles par l'intermédiaire de bornes telles que<B>59</B> coulissant sur les tiges isolées 43; les bobines extrêmes sont réunies pardes bornes 45 fixées sur les plaques 44, au circuit extérieur.
Ave#c# l'ensemble de ces pièces et<B>diffé-</B> rentes bobines -dont les caractéristiques seront données plus loin,<B><U>il</U></B> est possible de construire, clans leur principe, la. généralité des machines industrielles électromagnétiques<B>de</B> production de. courant continu ou a.1t.ernatÏf, de transfor mation et d'utilisation -de tes courants.
Par exemple, Vinducteur d'une géPératric#, (le ecurant ûontinu bipolaire est constitué par le bâti<B>1,</B> sur lequel sont montées diamétrale ment opposées, deux pièces polaires<B>8.</B> Celles- ci reçoiventehaciine, montées<B>à</B> force sur elles, une bobine, 46 (fig. <B>15).</B> Ces bobines sont rons- fituées pardu fil soigneusement isolé,
enroula au préalable sur un ga barit; elles sont main- tenues rigides par des ligatures extérieures. Le noo.yau d'induit -comporte, comme<B>déjà</B> indiqué,, #d-ouze encoches.
Le calcul montreque, dans tees conflitions, un enroulement imbri-qit6 (donc en parallèle) -dont. les pas seront<B>à</B> et<B>3</B> est utilisable. Onse servira. donc -de<B>6</B> bobines 48 recouvrant chacune<B>6</B> encoches, logées de façon convenable ainsi que pourra le montrer un schéma d'enroulement. Ces bobines sont constituées de manière analogue aux bobines iiiductriees 46.
Elles seront réunies chacune<B>à</B> 2 bornes différentes du collecteur, daprès le schéma, ce qui réalisera. en même temps la fermeture de l'enroulement, et la connexion 11 Lix lames -du #colIecfeur.
Les balais seront placés sur le porte-balais clans des trous symétriques. <B>.</B> par rapport au centre; ils seront ensuite réunis aux bornes de la machine, où le courant produit sera re cueilli.
La même machine peut évidemment servir de moteur àcourant,continu bipolaire, et avec l'excitation en série, de moteur<B>à</B> champ alter natif bipolaire<B>à</B> collecteur, si on l'alirneiiie avec du courant monophasé; en court--cireui- tant les balais, on obtiendra un moteur asyn chrone<B>à</B> répulsion.
L'inducteur d'une machine<B>à</B> courant con tinu<B>à</B> 4 pôles est constitué de manière ana logue. Les bobines sont en#core,des bobines 46, connectées convenablement entre elles et réu- mes, suivant le mode -d'excitation, soit a une source extérieure, soit aux bornes, soit aux balais.
Le noyau d'induit utilisé est le même que précédemment mais huit encoches seulement sont utilisées. Le calcul montre alors<B>qu'on</B> peut faire un enroulement imbriquér, de pas avant<B>3</B> et de pas arrière<B>1;</B> de sorte qu'on utilisera 4 bobines qui recouvriront chacune 4 encoches du rotor. Elles seront réunies cha cune, à deux bornes du collecteur, -ce qui réa lisera en même temps la f ermeture de l'en- roulement-et la. conn exion aux la-mes du collec teur.
Celui-ci, identique au précédent dans sa construction générale, ne eomprendra. que quatre secteurs. Il suffira donc, de remplacer les secteurs<B>à 60</B> 'degrés par des secteurs<B>à</B> <B>go,"</B> fixés de la. même manière par quatre bornes. On -pourra, alors monter quatre balais, qu'on réunira en parallèle;
on pourra égale ment réunir les secteurs métalliquemeni deux <B>à</B> deux et n'utiliser que deux balais comme précédemment La même ulachine, ainsi que préc6dem- ment, peut évidemment servir -de moteur<B>à</B> cou rant continu<B>à</B> 4 pôles inducteurs et, en l'ali mentant avec.
du courant alternatif mono- pliasé, de moteur<B>à</B> collecteur<B>à</B> rha.mp alter natif, si elle -est -excité en série ou,<B>cil</B> mettant les balais en court-circuit clé moteur<B>à</B> répal- sion. Il est encore possible de réaliser dans ce cas un moteur -mixte en co.urt-#-_ircuiLani 2 ba lais, les -deux autres étant montés en série avec les inducteurs sur le circuit extérieur (moteur Latour). La réalisation d'un alternateur hétéropo- laire,
monophasé est identique aux formes pré- Hilemment décrites; les bobines inductrices sont toujours reli.-es <B>à</B> une source de courant continu, et le collecteur est remplacé par le collecteur<B>à</B> bagues<B>déjà</B> -décrit. Dans le cas d'un alternateur<B>à</B> induit fixe, celui-ci --#st constitué -de manière analogue<B>à</B> -celle d'un ides inducteurs précédemment, -décrits<B>à</B> 2, 4 ou<B>6</B> bobines induites -connectées entre elles de ma nière convenable suivant le courant qu'on<B>dé-</B> sire obtenir.
On peut disposer en outre<B>6</B> bo bines induites, de la. manière suivante: les piéers polaires<B>8</B> et les pièces polaires auxi liaires<B>13</B> étant mises en place, on peut loger dans leurs encoches<B>6</B> bobines recouvrant cha cune deux encoches.<B>Il</B> est<B>à</B> remarquer que les oncoches -du stator sont disposées de telle manière qu'on pourra utiliser les mêm#es bo bines sur le noyau induit, dans -certains cas envisagés ultérieurement. L'indueteur est eoiistit.u6 -de manière analogue<B>à</B> un induit de dynamo; il comporte autant de pôles que le stator comporte de bobines induites en cou rant monophasé.
Ces pôles sont obtenus dans le cas où ils sont an nombre de -deux, par des bobines recouvrant chacune respectivement,<B>6,</B> 4, el; 2 encoches, disposées parallèlement au même, diamètre et, connectées convenablement unir(, elles,<B>à</B> l'aide, par exemple, du coller- teur <B>à</B> -courant continu, et aux bornes du col lecteur.
Les balais sont situés sur un même dia- méire, du plateau porte-balais, mais a (les dis- lances différentes de l'axe.
Dans<B>le</B> cas où l'inducteur #comporte 4 pôles, on utilisera (les bobines recouvrant 4 ercoches. Dans le cas où il comporte<B>6</B><I>pôles,</I> des bobines recouvrant 2 encoches, Lorsque Falfernaieur est<B>à.</B> induit mobilq, !'iiiclu#ct,,-ur est identique<B>à,</B> celui d'une génb. rairi-ce de #couranf continu<B>à</B> 2, 4 ou<B>6</B> pôles, l'induit comporte le même nombrede bobines, Mli forment un enroulement ferm & ,
réuni aux lvil,rues du -collecteur -de manière convenable.
Les ma-chines précédentes peuvent évidem ment être transformées en moteurs synehrone,,z# monophasés #à champ #constanÈ En outre, dans le casd'un alternateur<B>à</B> induit mobile, on oli- tiendra, en supprimant le collecteur et en met tant toutes les bobines en court-circuit. l'in ducteur étant alimenté par du courant mono phasé, un moteur asynchrone<B>à</B> champ tour- nani <B>à</B> roi-or bobiné.
Un moteur identique,<B>à</B> rotor en cage d'éca- rueil, est obtenu en remplaçant les bobines par (les figes<B>53</B> (fig. 16) filetées, se plaçant dans les encoches (lu rotor 14; elles sont reliées à leurs extrémités par deux couronnes en enivre 54, serrées sur les fares planes du rotor par les écrous<B>55.</B> Le stator peut naturellement être<B>à</B> 2# 4 ou<B>6</B> pôles.
<B>Il</B> est facile enfin de voir qu'avec le même matériel on peut construire des géii6,rairicps polymorphiques, et desmmmutatriees, en pla çant, le -collecteur pour courant -continu d'un côté du rotor, le collecteur pour courant alier- natif -de l'autre<B>côté,</B> et en exécutant -des en roulements et connexions convenables.
L'induefeur é1cetromagnétique, dans le cas <B>où</B> il est fixe, peut être remplacé, dans toutes ,ces,ma!ehilies sauf celles<B>a,</B> champ tournant on alternatif, par deux ou plusieurs aimants per- manenis. Ceux-ci sont constitués par dos lampes d'acier<B>56,</B> fixées au bâti<B>1</B> -du stator: ces lampes sont disposées<B>de</B> manière à,ce que ,deux pôles sue-CeSSifs soient de même signe.
Ledispositif de fixation des aimants<B>56</B> peut être quelconque, et, par exemple identique<B>à</B> celui adopté pour la fixation -des pièces po- la-ires <B>8.</B>
Dans le e#as où Finducteur est mobile, celui-ei peut être remplacé par deux ou plu sieurs aimants permanents<B>62)</B> montés sur un noyau en fonte<B>60</B> et. tenus entre eux par fles boulons en ruivre <B>61.</B>
Pour éviter la, flislocationdes enroulements placés sur<B>le,</B> noyau 14 du rotor, grâce<B>à</B> la force centrifuge, ce dernier porte -des rainurps <B>,57</B> (fi-.<B>8</B> et<B>9)</B> I)c#rmefiaiif. (le lier sur lui les bobines qu'il porte,<B>à</B> l'aide de rubans<B>58</B> en laiton, sansqu'il #7 ait aucune partie sifflanfe, <B>à</B> la, péripherie au rotor. Cette ligature peut être exécutée -de toute manière propre<B>à</B> éviter la sortie des bobines 'hors de leurs encoches pendant la rotation.
Le jeu de pièces permet donc -de colis- truire la généralité des machines 6le-etroma- gnétiques employées industriellement, par des moyens simples et ne nécessitant pas d'habi- let6 manuelle.
Seule, la connaissance élémen taire -de la constitution -des machines élec triques et -des premiers principes d'électricit-6 est nécessaire; elle peut -d'ailleurs étre acquiise par la manipulation ide -ce jeu de pièces, qui, en même temps qu'instrument d'étude, peut clona servir dans le doniaine de l'électricité, de jouet analogue<B>à</B> ceux qui utilisent des mon tages variés de pièces mécaniques, permettant la réalisation -de nombreuses machines indus trielles.